APÊNDICE: Tecnologia de Grupo (GT)

APÊNDICE:Tecnologia de Grupo (GT) Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO • Desde o início da cultura humana  pessoas procuram aplicar a razão às suas ações  exemplo: associação de objetos similares. • Biólogos classificam itens da natureza em gêneros e espécies. • Nós relacionamos animais a por exemplo mamíferos, anfíbios, peixes, crustáceos, répteis, etc.  um tigre, um jaguar e um gato são membros de uma mesma família. Uma galinha é uma ave com asas degeneradas. • Este mesmo conceito  outros problemas. • Quando uma vasta quantidade de informações precisa ser guardada e ordenada, aplica-se uma taxonomia (processo científico de classificação de seres viventes ou objetos). Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO • Bibliotecários aplicam uma taxonomia para classificar livros em bibliotecas. • Manufatura milhares de itens são produzidos anualmente  quando se observa as peças que constituem um produto, o número de peça num produto . • Cada peça possui forma tamanho e função diferentes  entretanto pode-se identificar similaridades entre estas peças (ver figura)  p.ex. engrenagens de dentes retos de tamanhos diferentes sofrem os mesmos processos de fabricação. • Peças classificadas e agrupadas em famílias  base de dados conveniente para ser gerenciada. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO Uma família de projeto Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO • Tecnologia de Grupo (GT)  “a percepção de que muitos problemas são similares, e que agrupando problemas similares, uma solução única pode ser encontrada para um conjunto de problemas, poupando-se assim tempo e esforço”. • GT pode ser aplicada em áreas diferentes, tais como: projeto, planejamento da produção, planejamento do processo, escalonamento, inspeção, armazenamento, etc. • Projeto de peças  inúmeras peças podem possuir uma forma similar, e estas peças podem ser agrupadas numa família de projeto. • Pode-se identificar “peças compostas”, que englobam todas as features de projeto de uma família de projeto (ver próxima figura). Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO Exemplos de peças compostas Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO • Fabricação ?  peças que não são similares na forma podem entretanto ser fabricadas por processos de fabricação semelhantes (ver próxima figura)  “família de produção”  o planejamento do processo pode ser facilitado. • Como processos de fabricação similares são necessários para todos os membros da família  uma célula pode ser agrupada para fabricar uma família de peças  planejamento e controle da produção bem mais simples, pois somente peças similares são fabricadas em cada célula. Este layout é chamado de “layout celular”. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO Uma família de produção Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO • Cada célula consiste de alguns equipamentos, p.ex. máquinas CNC, máquinas de medição por coordenadas, robôs, esteiras. • Estas máquinas são agrupadas fisicamente para formar uma célula, e consideradas como uma entidade. • Uma célula pode ser considerada como uma fábrica, na qual entra a matéria-prima, e sai a peça (ou produto) acabado. • Tabela a seguir  principais benefícios resultantes da implantação da manufatura celular, em empresas norte-americanas Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

Benefícios Melhoria Média (%) Redução no tempo de set-up 41,4 Redução no tempo de produção 24,3 Redução na quantidade de estoque intermediário 19,4 Melhoria na qualidade das peças 15,0 Redução no tempo manuseio de material 21,0 Redução no custo de mão-de-obra direta 7,2 Redução no número de dispositivos de fixação 34,0 Aumento no tempo de utilização das máquinas 23,4 Redução na área ocupada 16,2 Aumento na satisfação no trabalho 26,7 Redução na quantidade de equipamentos 25,0 INTRODUÇÃO Maiores benefícios resultantes da manufatura celular em empresas norte-americanas Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO Família de peças cujos furos são usinados utilizando-se o mesmo dispositivo de fixação Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

INTRODUÇÃO • Dentre as empresas estudadas por Wemmerlov e Hyer: • 19 de 46 (isto é, 41%) empregam o método visual. • 11 delas (24%) usam o método heurístico, no qual uma máquina “chave” é identificada primeiramente, e várias outras máquinas são adicionadas para formar a célula. • 9 empresas (20%) utilizam o método PFA, que consiste de uma matriz que registra relações entre máquinas e peças, sobre as quais as células são formadas. • 7 empresas (15%) examinam planos de processo existentes como parte do processo de formação de famílias. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO • Maioria das aplicações de GT  baseadas no método de classificação e codificação (C&C), que descreve as características básicas de uma dada peça com respeito à sua forma geométrica e/ou rota de processo. • Agrupando-se peças como o mesmo código ou similar numa só célula  o projeto, o planejamento do processo, a manufatura, a estimativa de custos e o MRP são efetuados em geral de forma mais eficiente. • Como numa empresa que adota a manufatura celular as peças são agrupadas em famílias, o processamento de cada peça deve ser similar, e isto resulta na redução de custos de fabricação. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO • C&C quando aplicado corretamente resulta num retorno de investimento de 75% a 400% por ano, segundo Hyde (1981)  existem atualmente dezenas de sistemas de C&C. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO • Princípios de Classificação e Codificação • “Classificação”  agrupamento de peças, baseado nas suas similaridade e/ou diferenças. • Alguns parâmetros podem ser considerados para esta tomada de decisão (ver figura). • Um código pode ser uma combinação de números e/ou letras, que são atribuídos às peças para o armazenamento e processamento desta informação. • 4 princípios podem ser usados em geral como guia: • deve englobar todas as possibilidades; • deve ser mutuamente exclusivo; • deve ser baseado em características permanentes; • deve ser baseado no ponto-de-vista do usuário. • Seguir estes princípios não é simples • Alguns atributos de projeto e manufatura (ver tabela). Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Presença de features em peças como meio de classificação Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

Projeto Fabricação forma externa básica forma interna básica quociente comprimento/diâmetro tipo de material função da peça dimensões maiores dimensões menores tolerâncias acabamentos superficiais processo principal dimensão maior quociente comprimento/diâmetro acabamentos superficiais máquina-ferramenta seqüência de operações tempo de produção tamanho do lote produção anual dispositivos de fixação ferramentas CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Presença de features em peças como meio de classificação Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO • Estruturas de Sistemas de Codificação • Há 3 tipos de estruturas de C&C para aplicações de GT: • Hierárquica (monocódigo); • Em cadeia (policódigo); • Híbrida (combinada). Um exemplo de estrutura hierárquica Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

Número do dígito 1 2 3 Classe da “feature” Forma externa Forma interna Furo ... Atributo = 1 Forma 1 Forma 1 Radial ... Atributo = 2 Forma 2 Forma 2 Axial ... Atributo = 3 Forma 3 Forma 3 Ambas ... ... ... ... ... ... CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Um exemplo de estrutura em cadeia Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Um exemplo de estrutura híbrida Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO • Sistemas C&C Computadorizados • Qualquer sistema C&C pode ser programado em computador através de qualquer linguagem (p.ex. C, Pascal) ou gerenciador de bancos de dados (p.ex. Dbase, Oracle). • Uso do computador oferece as seguintes vantagens: • Ele reduz significativamente os erros que freqüentemente ocorrem na procura manual em tabelas. • Ele diminui o tempo de codificação das peças. Tutoriais e perguntas aparecem na tela, eliminando a necessidade de procura em livros de código. • Ele reduz a quantidade de tempo de processamento manual do código. O computador gera o código e o retém permanentemente na base de dados sem intervenção humana. • Ele permite um interfaceamento rápido a outros sistemas de bancos de dados para o projeto, planejamento do processo, controle numérico, estoque, escalonamento, etc. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO • Alguns Códigos Existentes • Sistema Opitz • Desenvolvido por H. Opitz, na Universidade de Aachen, Alemanha, tendo servido de base para inúmeros outros sistemas criados posteriormente. • Representa um dos esforços pioneiros na área de GT, sendo de fácil compreensão e adequado a diversas aplicações. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Esquema geral do código Opitz Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Definição dos dígitos do código de forma Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Exemplo de codificação da geometria básica Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Código secundário para operações Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO • Sistema KK-3 • Propósito geral para classificação de peças usinadas. • Desenvolvido no Japão pela JSPMI (Sociedade Japonesa para a Promoção de Máquinas Industriais). • Primeira versão, em 1970, foi apresentado como KK-1, baseando-se num código de 10 dígitos. • Mesmo tamanho mantido na segunda versão, em 1973. • Versão atual, apresentada em 1976, o código passa a ter um tamanho de 21 dígitos, sendo bem mais completo que as versões anteriores, mantendo compatibilidade com aquelas versões apenas nos oito primeiros dígitos. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Esquema geral do código KK-3 Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

Dígito Ítem Condição da peça Código 1 Nome Válvula de controle 0 2 (outras informações) 9 3 Material Barra de cobre 7 4 5 Comprimento 80mm 2 6 Diâmetro 60mm 2 7 Forma primária e quociente da dimensão principal L/D = 1,3 2 8 Superfície externa Com cone funcional 3 9 Rosca concêntrica Sem 0 10 Rasgo funcional Sem 0 11 Forma incomum Sem 0 12 “Feature” estampada Sem 0 13 Superfície cilíndrica  3 Sem 0 14 Superfície primária interna Furo escalonado, sem rasgo 2 15 Superfície curva interna Sem 0 16 Superfície plana interna Sem 0 17 Supeerfície na extremidade Plano 0 18 Furos com posições regulares Furos localizados na circunferência 3 19 Furo inclinado Sem 0 20 Processo não é de usinagem Sem 0 21 Precisão Processo de retificação na superfície externa 4 CLASSIFICAÇÃO E CODIFICAÇÃO Código KK-3 para uma dada peça Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

ANÁLISE DO FLUXO DA PRODUÇÃO (PFA) • Codificação de uma peça  baseia-se na presença de features numa peça  código é então usado para determinar famílias de peças. • Desvantagem  não contém informações a respeito da manufatura (roteamento) na tomada de decisões. • PFA  abordagem diferente para esta classe de problemas  ao invés de utilizar o código GT, a PFA envolve o exame do roteamento, e o agrupamento simultâneo das máquinas em células, e peças em famílias, baseado nas informações de fabricação. Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

ANÁLISE DO FLUXO DA PRODUÇÃO (PFA) Uma matriz máquina-peça Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

ANÁLISE DO FLUXO DA PRODUÇÃO (PFA) • Algoritmo de Agrupamento Direto (DCA) Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

Par de Máquinas Nij Mij Sij AB 1 2 0,33 AC 0 0 AD 2 1 0,67 AE 0 0 BC 0 0 BD 2 1 0,67 BE 0 0 CD 0 0 CE 2 1 0,67 DE 0 0 ANÁLISE DO FLUXO DA PRODUÇÃO (PFA) onde: Nij = número de peças que visitam ambas as máquinas i e j; Mij = número de peças que visitam ou a máquina i ou a máquina j, mas não ambas. • Algoritmo Baseado no Coeficiente de Similaridade Coeficientes de similaridade para a matriz máquina-peça inicial Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

ANÁLISE DO FLUXO DA PRODUÇÃO (PFA) • Algoritmo de “Ordem de Ranqueamento” (ROC) Sistemas Integrados de Manufatura – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

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